镁合金薄板连续热轧方法技术

本申请涉及一种镁合金薄板的连续热轧方法，具体是直接将镁合金液体在连续热轧机上轧成镁合金热轧薄板的方法。在连续热轧机上将金属液的凝固和热轧分开，即在进入轧辊的辊缝前先使镁合金液在轧辊表面凝固成薄板带坯，再利用余热对进入轧辊辊缝凝固带坯进行异径、异步的大变形量的热轧成为热轧薄板带，精整后直接用于冲压等加工等。连续热轧板带也可以再进一步温轧或冷轧成精度更高、更薄的镁合金板材。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种镁合金薄板生产方法，尤其属于直接将镁合金液轧制成热轧薄板 的短流程板带生产方法。
技术介绍
金属板材占金属材料总量的50%以上，近年来轧制方法发展迅速。近终形连铸以 其接近最终产品尺寸、改善材料性能、生产流程短、投资省、节能和保护环境等一系列优点， 是当今国际冶金界的一个热点。镁合金的密度约为钢的1/4，铝的2/3，与塑料相近，具有比 强度和比刚度高、热传导性好、阻尼减震性佳、机加工性能优良、零件尺寸稳定和易回收等 优点，具有优异的价值和广阔的应用前景。镁合金现在已被广泛地应用于汽车、航空、航天、 冶金、化工、通信、电子和体育用品等行业中。特别是自二十世纪九十年代初以来，日益紧迫 的能源和环境问题极大地刺激了镁合金的发展，全球范围内对镁合金的需求呈现强劲、持 续的增长趋势。双辊铸轧是将连续铸造和轧制结合，熔体凝固的同时承受轧制变形，即直接将金 属熔体“轧制”成半成品带坯或成品带材。目前，镁合金的双辊铸轧方法已取得了进展，德 国ThyssenKrupp Stahl采用镁合金板材铸轧方法生产出了宽700mm、厚6mm的铸轧板坯； 澳大利亚CSIRO就致力于镁合金板材铸轧方法的研究，并已经进行工业化试生产，板材宽 度可达630mm，厚度2. 3_5mm。另外日本住友铝业、三协铝业、三菱铝业，韩国国家机械研究 院在镁合金板材铸轧方法方面都取得了较大的成果。国内也对双辊铸轧方法进行了研发， 多家公司等成功开发了镁合金板材双辊连续铸轧方法，山西银光镁业建立了产业化铸轧生 产线并已经实了现稳定的商业化生产。但是镁合金铸轧薄板带基本属于塑性变形量较少的轧制，仍然需要进一步较大变 形量的轧制才能成为板材制品。由于薄板加热后的冷却很快，无法稳定保持热轧需要的温 度，因此，薄板不容易实施传统意义上的热轧过程。使用普遍的镁合金温轧道次加工率小， 要把厚度为5毫米的铸轧板通过温轧轧制到产品薄板，需要的道次数太多，尤其是道次间 需要长时间地软化退火，致使生产率很低、导致生产成本仍然较高。此外，镁合金双辊连续 铸轧工艺基本限于生产纯金属、低合金化合金；生产高合金化合金时，会出现条带缺陷。条 带缺陷产生的原因在于金属带坯没有完全凝固时在轧辊中轧制，液体相受压时发生过滤性 挤压，形成河流条带，轧制后呈现点状条带。条带实际是一种成分的区域偏析缺陷，因为最 后凝固的液体比初始凝固的含有较高的溶质元素，合金元素含量越高的合金，条带缺陷也 越严重，而且条带不能在热处理时消除。以上问题影响镁合金铸轧方法的快速发展。金属的热轧板带轧制变形系数大、成本低、塑性好，因此，作电子产品和家用电器 的壳体、汽车覆盖件、车内面板等零部件，市场需求巨大。将镁合金带板的铸造、热轧结合， 一次完成热轧薄板的市场过程，提高节能效果、提高产品质量、提高轧机产量、提高成材率 和大幅度降低镁合金薄板的市场成本，是镁合金板材生产的新途径。
技术实现思路
本申请的目的是开发短流程生产镁合金热轧薄板带的方法，即在连续热轧机上直 接将镁合金液制成热轧薄板的方法。本申请为是按如下的方法在连续热轧机上一次将镁合金液制成热轧薄板。将连续 热轧机的空间和时间上把金属液的凝固和热轧分开，即先使镁合金液在单辊表面凝固成薄 板带，再立即将带高温余热的凝固板带送入轧辊辊缝进行大变形量的热轧。凝固薄带是将 镁合金液通过偏置于铸造辊的铸嘴和辊表面构成长度达300毫米的倾斜坡面凝固区并形 成需要厚度的低液体含量的半固态组织的凝固带坯。随后凝固带坯在辊缝中凝固带承受开 始轧制的温度接近固相线，刚进入辊缝的板带是含有< 10%液相体积比的低液相半固态， 和热轧辊接触时为贫液半固态，脱离热轧辊的温度高于450°C的高温。铸造辊表面线速度和 热轧辊表面线速度之比为1. 1 1. 05范围，最佳值要根据合金和板带厚度不同试验选取， 轧制压下率超过50%的大变形量热轧。从液体一步直接热轧成热轧薄板需要突破许多难题和方法 关键。本申请方法可行 性基于前期实验。首先试验了 AZ31B的铸态热压缩行为，以验证连续热轧的可行性。先将 铸态AZ31B加工成10_X 15mm的圆柱体，快速升温至280 440°C，以压缩速率为10_3 IO-Is-I压缩。变形初期应力迅速增加到一个峰值，随着应变增加，镁合金表现出明显的软 化特征，应力逐渐减小，最终达到稳态流动。开始表现出加工硬化，随着变形增加，动态再结 晶软化大于加工硬化，流动应力逐渐达到一个稳定值。温度越高，动态再结晶进行的越来越 充分。280°C时原始粗大晶粒已经得到了破坏，垂直于压缩方向的晶界上出现了大量的细小 等轴晶粒，这时组织已经表现出了明显的动态再结晶特征。当温度升至360°C时，大部分区 域被细小的晶粒覆盖，只能找到很少的原始粗大晶粒，而440°C时，几乎所有的晶粒都是发 生动态再结晶后形成的，已经找不到粗大的原始晶粒。另一方面，再结晶晶粒大小随着温度 的增高不断增大，280°C时再结晶晶粒约为5 μ m，温度增至360°C时，晶粒增至8 μ m，温度继 续增加到440°C时，晶粒尺寸达到14μπι左右。考虑到半固态成形的材料的性能较好，尤其 是半固态制品的塑性比铸造制品有明显提高，因此，在上述研究的基础上又研究了脆性更 大的高合金化的AZ91D的半固态铸造坯的热轧性能。采用半固态浆料凝固形成的AZ91D铸 造板带，由于共晶反应受到抑制，这种半固态凝固组织由过饱和的单相α、晶内和晶界上离 散分布着的少量Mg17Al12质点组成。将这种板带快速加热到450°C后热轧，最大不裂的热变 形量高达47%。此实验证明，多相铸造板带直接热轧是可行的，即使像AZ91D这样高合金化 的铸造坯，只要采用适当的方法，也具备较好的热轧能力。以上研究证明铸态适量热轧是可行的，在此基础上，进一步试验铸轧-热轧两机 架的铸轧板带余热热轧。方法尽可能缩短铸轧机架和热轧机架的距离，两个机架间的距离 使铸轧带坯余热散失较多，实际的余热热轧变形率仅有约10%，轧制品虽然稍有热塑性变 形，但并不具备热轧板的性能。也系统研究了高固体分数(超过80%)的半固态轧制、半固 态铸造板的快速加热(不淬火态)热轧、斜坡半固态轧制等。在以上研究的都是考虑到属 于铸态多相组织热轧，其热塑性与传统热轧的淬火软化材料相比较差的情况下，要实现大 变形量轧制，要创造的有利热轧条件。薄板热轧对凝固薄板带坯的一致性要求很高，为此使镁合金液在进入铸嘴是沿铸 轧辊横向温差、厚度差、流速差尽可能小的均勻分布的布流方法是实现镁合金热轧薄板的方法关键之一。铸嘴的镁合金液在宽度方向的温度场、速度场和流量的均勻性和准确控制， 金属液在铸造辊表面形成的凝固层，最后增加到需要的带坯厚度等都需要在保证布流均勻 的条件下实现。基于连续热轧方法的结构给铸嘴留有大的空间的条件，本申请将前箱中的 液位增大，以加大铸嘴的体积和容积，以容许金属液自身以大的热容、热流和速度保持热物 理性质的同一性。同时铸嘴内镁液的流程也小，将金属液的浇注温度降低，以减少热量散失 并提高导热系数。这些措施都是进入辊缝的金属变得均勻一致，达到了从源头控制板形不 良的起因。这样的布流效果还可以减少夹杂、减小温度和厚度的不均勻性。为获得的凝固 层温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金薄板的连续热轧方法，利用镁合金薄板连续热轧机，将镁合金液制直接成热轧薄板，其特征在于：在连续热轧机的空间和时间上，把金属液的凝固和热轧分开，即先使镁合金液在单辊表面凝固成薄板带坯，再利用余热对进入轧辊辊缝凝固带坯进行大变形量的热轧成为热轧薄板带。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李华伦，许月旺，吴江才，文钰，
申请(专利权)人：山西银光华盛镁业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]